中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究團隊揭示了分選轉(zhuǎn)運蛋白SNX25通過氧化還原依賴的方式調(diào)控內(nèi)涵體GPCR-G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機制。相關(guān)研究以“Redox-Modulated SNX25 as a Novel Regulator of GPCR-G Protein Signaling from Endosomes”為題在線發(fā)表于氧化還原領(lǐng)域權(quán)威期刊Redox Biology.
最近十幾年來，越來越多的研究表明，GPCR與G蛋白偶聯(lián)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)不僅可以發(fā)生在細胞質(zhì)膜上，也可以發(fā)生在細胞內(nèi)的內(nèi)涵體上。內(nèi)涵體上GPCR-G信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與癌癥、骨骼發(fā)育、神經(jīng)興奮和糖尿病等生理和病理過程密切相關(guān)。RGS蛋白(G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)因子)能激活Gα亞基的GTP水解酶活性，促進Gα亞基的失活，從而終止G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。 RGS蛋白對質(zhì)膜上GPCR-G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控作用被廣泛報道。但內(nèi)涵體上GPCR-G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控機制，尤其是內(nèi)涵體上G蛋白信號終止的分子機制，仍有待進一步研究。
研究團隊利用免疫沉淀-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和熒光共定位等實驗方法，發(fā)現(xiàn)SNX25的PX結(jié)構(gòu)域能結(jié)合一些經(jīng)典的RGS蛋白，包括RGS2、RGS4、RGS8和RGS17。通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細胞生物學(xué)實驗，研究團隊發(fā)現(xiàn)SNX25與RGS蛋白的相互作用主要依賴SNX25-PX結(jié)構(gòu)域中C566與RGS蛋白N端半胱氨酸形成的分子間二硫鍵，且該相互作用受氧化還原的調(diào)控。通過熒光共定位實驗，團隊進一步發(fā)現(xiàn)PXA和PXC結(jié)構(gòu)域可以介導(dǎo)SNX25靶向內(nèi)涵體。通過招募經(jīng)典RGS蛋白到內(nèi)涵體，SNX25可以促進內(nèi)涵體上Gαi/q蛋白的失活，最終抑制內(nèi)涵體上GPCR-Gi/q偶聯(lián)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖1）。
此外，團隊還發(fā)現(xiàn)SNX25/RGS復(fù)合物不僅可以結(jié)合激活型Gi/q?(GTP結(jié)合態(tài))，也可以結(jié)合失活型Gi/q?(GDP結(jié)合態(tài))。通過將失活型Gi/q?募集到內(nèi)涵體上， SNX25/RGS蛋白復(fù)合物還可以抑制質(zhì)膜上GPCR- Gi/q信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
廣州健康院博士后張玉龍和碩士研究生余致君為共同第一作者，徐進新研究員和劉勁松客座研究員為共同通訊作者。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目和呼吸疾病全國重點實驗室自主課題等項目的支持。
圖1 SNX25調(diào)控GPCR-G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機制
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